摘要：汽轮发电机组是发电厂的关键主设备之一，其主要功能是把二回路的蒸汽热能转化为机械能，同时带动发电机做功。发电汽轮机制造业的快速发展，给它的质量控制工作提出了更大的挑战。在制造实践过程中也遇到和解决了很多问题和困难，这也对监造人员如何做好质量监督工作提出了更高的要求。基于此，文章就汽轮机制造质量控制常见问题进行简要的分析。
关键词：汽轮机；制造质量；控制问题
1 汽轮机主要部件结构特点和制造难点
汽轮机的主要部件包括高低压转子、动静叶片、汽缸、隔板套等内部套、轴封、轴承等，这些都是影响汽轮机出力和安全性能的关键部件。
1.1 汽轮机转子
汽轮机转子的叶轮轮盘、联轴器轮毂和转子锻件采用一体化锻造，无中心孔，低压转子之间通过短轴连接。传统的套装转子，叶轮轮盘主要起支撑叶片和承受离心力作用，截面尺寸比较大，组装复杂，而一体化锻造转子能起整体支撑作用，可以大幅降低叶轮轮盘的尺寸和重量，减少装配工作，还能够降低飞射物的可能性和破坏性，从而大大提高了转子运行的可靠性。
1.2 汽轮机叶片
例如，AP1000汽轮机采用反动式叶片，在流道上的蒸汽速度相对较慢，产生的摩擦损失小，因而具有更高的气动效率。
叶片的结构特点：分为动叶片和静叶片，每个转子上有20级动叶片，左右两侧各10级对称分布；静叶片与叶片环焊接成为隔板，低压末三级静叶片，尺寸比较大，采用特殊的材料和制造工艺。
1.3 汽轮机缸体
汽轮机高压缸处于高温高压工作环境，承受热膨胀量高，采用整体碳钢铸件，上下两半缸由四个猫爪支撑，猫爪可在轴承箱上自由滑动。缸体下半通过H型中心梁与相邻的轴承箱连接，可保持汽缸正确的轴向和横向定位。
低压缸与传统的二代汽轮机相比，在结构设计上进行了改进：传统设计低压转子由低压轴承箱支撑，轴承箱和低压内缸都由外缸支撑。汽轮机低压缸设计的特点是轴承箱和外缸分别支撑在基础上，汽封体与低压外缸之间采用膨胀节连接。汽封体支撑在轴承箱上的结构可以保证汽封不受外缸变形影响，这样转子与汽封容易保持完美的同心，保证了动静间隙的合理性，进而提高了安全性。
2 汽轮机制造质量控制常见问题
2.1 材料理化性能方面的问题
材料理化性能方面的问题主要表现为超标和缺陷两方面。汽轮机在制造过程中所使用的转子锻件或者汽缸铸件等材料总是会出现机械性能不能够达到标准规定的现象。在汽轮机制造过程中所使用的转子锻件毛坯，它的主要化学成分为Cr、Al、N、C、Nb等，对其进行机械性能检测，结果以元素Cr和Al，试样T1、T2、C为例进行分析，元素Cr的标准值为10.2%~10.8%，试样T1中所含有的Cr元素的值为10.83%，试样T2中所含有的Cr的元素的值为11.10%，试样C中所含有的Cr元素的量为11.27%。元素Al的标准值应小于等于0.010%，试样T1、T2、C中所含有的Al元素的量都为0.02%。这个检测结果表明，转子锻件毛坯中很多种化学元素的实际含量与其标准值是不相符合的，此外，冲击吸收能量也是一个很重要的参数，许多转子锻件毛坯的冲击吸收能力值比标准值要低很多。
对某种型号的汽轮机的钢制高压内钢铸件毛坯进行测定，结果表明它的屈服强度大约是485兆帕，比标准规定中的屈服强度应该大于等于500兆帕要低很多。除此之外，气缸铸件往往会出现材料理化超标的缺陷或者出现裂纹等问题。
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2.2 与合同要求不符
某超超临界机组N1000-26.25/600/600型汽轮机高压内缸坯、中压内缸坯、高压阀阀壳、再热阀阀壳、末级动、静叶片等多个重要部件合同规定为进口部件，但实际为国产部件。
2.3 通流间隙超标
由于汽轮机转子锻件的采购和加工进度慢于汽缸等静止部件，国内汽轮机制造厂在通流间隙测量方面大量采用无转子测量即计算机模拟总装，借鉴同型号转子的测量结果，而在电厂的实际测量结果与制造厂的测量结果差异较大，有的严重影响机组效率。例如，某超超临界机组N1036-25/600/600型汽轮机在制造厂内采用无转子测量模拟计算通流间隙，验收合格，但在电厂安装过程中发现通流间隙超标较多，与制造厂内的数据不符。性能考核试验表明，在热耗率验收（THA）工况下修正计算的热耗值为7389.2kJ/（kW•h），比保证值7343.0kJ/（kW•h）高出46.2kJ/（kW•h）｡
2.4 汽轮机承压铸钢件监造中出现的质量控制问题
汽轮机承压铸钢件监造中出现的质量控制问题主要体现在侧部蒸气室问题与其修复的难点。在收到相关监理工作人员的通知之后，业主往往会令人去现场进行协调，并处理相关的问题。侧部蒸气室是蒸汽在进入到喷嘴以前的地方，蒸汽的运行方向是从下到上，在经过上面调节所使用的阀开口之后，再返回到其下面的气缸中，进入到气缸下半部分的喷嘴处，所使用的原料是ZG15Cr2Mo1。经过外部的焊接使得它能够和高压气缸的下半缸连接在一起，密集型的气孔与侧面的蒸气室上的法兰口的距离大约为一个手臂的深度，但是法兰孔的直径却只为230毫米，使得检查处理非常的不方便。因为这个部位是整个汽轮机中压力最大且温度最高的地方，如果疏松体一旦破裂，危害极大。
2.5 机械加工过程中出现错误
在汽轮机各种部件的机械加工中往往会表现出在部件的几何尺寸上存在很大的误差，并且这个误差远远超过其浮动的范围的现象。例如，有一种超临界的汽轮机，它的高、中压转子平衡鼓的中间部位的直径被相关的工作人员做成了台阶的形状，但是它的尺寸比毛坯图纸中所设计的尺寸要小大概86毫米。
某种亚临界汽轮机，它的低压转子的末尾级的叶根槽的形状是叉形的，其间有一个叶根槽，它的轴向尺寸比标准规定多加工出来大概三毫米左右，并且也没用进行强度方面的校验和核对。
2.6 焊接、外观、装运等质量控制
汽轮机零部件焊接变形、焊缝缺陷是焊接方面较常见的问题，如某台LZN92-9.0/4.0/0.519型汽轮机隔板焊接由汽轮机制造厂委托其协作厂进行，因焊接过程中电流过大，引起隔板变形，静叶片出汽边节圆线高低不平，最大相差达6mm，且部分静叶片被焊接飞溅物损伤，造成中压1~6级隔板全部报废。
汽轮机设备磕碰损伤、零部件内遗留异物、防锈措施不良导致部件锈蚀等也是制造中常见的问题，如某超超临界机组N660-25/600/600型汽轮机低压隔板、轴承箱等部件在安装时发现大量铁屑、焊渣等异物，轴承箱油管路内发生大量锈蚀，推力轴承锈蚀严重。
另外，汽轮机零部件在装运阶段易出现磕碰损伤，甚至严重事故，如某汽轮机高压转子在制造厂完成叶片装配后在转运至总装车间途中，因固定措施不良转子从拖车滚落至地面，导致叶片、汽封齿等均有较大程度地损坏，不仅造成制造周期拖延，而且损失巨大。
综上所述，汽轮机是作为供电和供热的典型设备，对它进行质量控制是保证供电和供热能够非常安全稳定进行的重要部分，因此严格控制汽轮机制造质量是非常关键的。
参考文献：
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[2]张群莉.激光再制造汽轮机转子的综合跳动研究[A].中国机械工程学会特种加工分会.第15届全国特种加工学术会议论文集（下）[C].中国机械工程学会特种加工分会：，2013：5.
论文作者:杨震宇,庄健
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/16
标签：汽轮机论文; 转子论文; 叶片论文; 部件论文; 低压论文; 轴承论文; 质量控制论文; 《电力设备》2017年第28期论文;